葛欣

摘 要:目前我國鍋爐公司對高壓鍋爐管熱處理提出較高的要求。在生產(chǎn)實踐中,高壓鍋爐管熱處理難度較高,生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品批量性能不合格的情況。其主要原因體現(xiàn)在鋼管硬度偏高和顯微組織不穩(wěn)定,通過對正火、 回火及冷卻對產(chǎn)品重新進行熱處理的調整,制定出合理的熱處理工藝,有效的提高了鍋爐管的性能、質量和產(chǎn)量。

關鍵詞:高壓鍋爐管熱處理改進

中圖分類號:TG161 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0098-01

隨著高壓鍋爐向高性能及長壽命方向發(fā)展,鍋爐行業(yè)對高壓鍋爐提出了更高的要求,質量好、組織、精度高、性能穩(wěn)定等是用戶對高壓鍋爐管提出的基本要求。由于高壓鍋爐使用時經(jīng)常是處于高溫高壓下的,這樣高壓鍋爐管容易在溫煙氣和水蒸氣的作用下發(fā)生氧化和腐蝕。高壓鍋爐管熱處理在產(chǎn)品應該達到的各項性能指標和質量要求稱為技術條件,如化學成分、外形尺寸、表面質量、工藝性能等?？梢愿鶕?jù)用戶要求對生產(chǎn)高壓鍋爐管熱處理工藝進行了系列的改進。

1高壓鍋爐管的技術要求

高壓鍋爐管使用時經(jīng)常處于高溫和高壓條件,高壓鍋爐管的生產(chǎn)熱處理與其他工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)一樣,是按照統(tǒng)一的標準規(guī)定進行的,經(jīng)有關方面協(xié)商一致,由主管機構批準,以特定形式發(fā)布,作為共同遵守的準則和依據(jù),但對制造鋼管所用的鋼種有嚴格的要求。一般高壓過鍋爐管主要用來制造高壓鍋爐的過熱器管、再熱器管、導氣管、主蒸汽管等。用于高壓鍋爐(工作壓力一般在9.8MPa以上,工作溫度在450～650℃之間)的受熱面管子、省煤器、過熱器、再熱器、石化工業(yè)用管等,管子在高溫煙氣和水蒸氣的作用下,會發(fā)生氧化和腐蝕,一般鍋爐管使用溫度在450℃以下,國產(chǎn)管主要用10號、20號碳結鋼熱軋管或冷拔管制造。要求鋼管具有高的持久強度,高的抗氧化腐蝕性能,并有良好的組織穩(wěn)定性。

2 高壓鍋爐管的熱處理缺陷及控制

2.1 過燒現(xiàn)象

一般情況下是指對高壓鍋爐管加熱過高時,不僅導致引起晶粒粗大,而且晶界局部出現(xiàn)熔化或氧化,導致晶界弱化,稱為過燒。鋼過燒后性能嚴重惡化,淬火時形成龜裂。過燒組織無法恢復,只能報廢。因此在工作中要避免過燒的發(fā)生。

2.2 過熱現(xiàn)象

在熱處理過程中加熱過熱最易導致體晶粒的粗大,使零件的機械性能下降。(1)加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長,引起晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會導致鋼的強韌性降低,脆性轉變溫度升高,增加淬火時的變形開裂傾向。而導致過熱的原因是爐溫儀表失控或混料(常為不懂工藝發(fā)生的)。過熱組織可經(jīng)退火、正火或多次高溫回火后,在正常情況下重新奧氏化使晶粒細化。(2)斷口遺傳:有過熱組織的鋼材,重新加熱淬火后,雖能使晶粒細化,但有時仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭議較多,一般認為曾因加熱溫度過高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶接口,而冷卻時這些夾雜物又會沿晶接口析出,受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。(3)粗大組織的遺傳:有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時,以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度,甚至再低一些,其奧氏體晶粒仍然是粗大的,這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性,可采用中間退火或多次高溫回火處理。

2.3 脫碳和氧化

鋼在加熱時,表層的碳與介質(或氣氛)中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應,降低了表層碳濃度稱為脫碳,脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強度及耐磨性降低,而且表面形成殘余拉應力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。加熱時,鋼表層的鐵及合金與元素與介質(或氣氛)中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為氧化。高溫(一般570℃以上)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化,具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點。為了防止氧化和減少脫碳的措施有:工件表面涂料,用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣氛加熱(如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢)、火焰燃燒爐(使爐氣呈還原性)

2.4 氫脆現(xiàn)象

高強度鋼在富氫氣氛中加熱時出現(xiàn)塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆。出現(xiàn)氫脆的工件通過除氫處理(如回火、時效等)也能消除氫脆,采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。

3 高壓鍋爐管熱處理改進

3.1 高壓鍋爐管正火改進

在熱處理正火時如果高壓鍋爐管不合格會導致鋼管表面質量差、質量等級低。例如12Cr1MoVG的原正火溫度為980℃～1020℃,保溫。而在熱處理過程中,利用煤氣作為燃氣要達到高溫,必須利用空氣與煤氣配比為1.2∶1.4,而高溫下處理的鋼管在空氣中進一步氧化,導致鋼管經(jīng)正火后表面氧化鐵皮十分嚴重。應對原正火進行適當改進,改進后的正火工藝為980～1000加熱,30min保溫,880～900出爐空冷。

3.2 高壓鍋爐管熱處理回火改進

高壓鍋爐管熱處理規(guī)格以原熱處理回火工藝溫度范圍偏大不利于規(guī)范員工操作和提高性能穩(wěn)定性。為此根據(jù)熱處理爐溫度控制能力,在不改變回火溫度的條件下采用多種不同工藝時間進行試驗和性能測試,但冷卻速度也不能過慢,以避免導致使晶粒粗大,塑性降低,對于退火難以軟化的某些合金鋼,在正火后常采用高溫回火,重結晶退火之后,應采用回火,使其組織進一步均勻,降低硬度,使鋼中碳化物適當聚集,降低脆性,消除或減少內(nèi)應力,使鋼管中的不良組織分解,最終得到比較理想的符合要求的力學性能以及金相組織。改善了鋼管表面質量,由于省去了酸洗和修磨處理生產(chǎn)工序,降低了生產(chǎn)成本

4 結語

通過高壓鍋爐用鋼管的熱處理進行研究與分析,找到了比較合理的能滿足用戶采購要求的熱處理制度。以科學、技術和實踐經(jīng)驗的綜合成果為基礎,切實提高高壓鍋爐管的質量,滿足高壓鍋爐制造與設計的需求,更多的贏得市場份額,生產(chǎn)中進行集中熱處理,并且設專人管理、操作、調試,其鋼管熱處理的合格率將大幅度提高。

參考文獻

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